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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen, insbesondere
von Karosseriebauteilen, sowie ein Bauteil, insbesondere Karosserieanbauteil,
sowie eine Baugruppe oder Zwischenbaugruppe, insbesondere Karosseriebaugruppe,
mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1, 9 und 15 genannten Merkmalen.
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Im
Karosseriebau werden besondere Anforderungen an die Wiederholgenauigkeit
der Verbindungen gestellt oder die Weiterentwicklung und der Einsatz
neuer Werkstoffe, insbesondere der Einsatz von Kunststoffen im Fahrzeugbau
erfordert innovative Fügeverfahren
für die
zu verbindenden Bauteile, weil Einflüsse wie Fahrzeugdesign, Funktionalität, Werkstoffe
und deren Kombinationsmöglichkeiten, eventuell
auch unter Berücksichtigung
von Beschichtungen, Fertigungsverfahren sowie den notwendigen Montageschritten,
zu berücksichtigen
sind.
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In
der Regel werden so genannte Anbauteile an so genannten Hauptbauteilen
zu einer Baugruppe zusammengefügt
und miteinander verbunden. In einigen Anwendungsfällen können auch
Anbauteile an Anbauteilen befestigt werden, wobei unter Anbauteilen
Verstärkungsteile,
Adapterteile oder Funktionsteile verstanden werden. Als Hauptbauteil
wird beispielsweise im Karosseriebau ein Kotflügel verstanden, der aus verschiedenen
Materialien ausgebildet sein kann, wobei insbesondere aus Kunststoff
bestehende Kotflügel
mit Verstärkungsteilen
versehen werden und somit eine Baugruppe aus Anbauteil und Hauptbauteil
ausbilden, wobei diese Baugruppe letztlich als Zwischenbaugruppe
zu verstehen ist, da sie anschließend mit anderen Bauteilen
oder Zwischenbaugruppen zu einer Gesamtbaugruppe, beispielsweise
an einer Karosserie, verbunden wird.
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Zur
Befestigung der Anbauteile mit den Hauptbauteilen sind verschiedene
grundsätzliche Verfahren
bekannt, wobei unter anderem Verschweißen, Verkleben, Klipsen, Verschrauben
und Vernieten als gängigste
Verfahren zum Einsatz kommen.
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Die
Anbauteile und Hauptbauteile können aus
gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei vor
dem Verbinden eines Anbauteils mit dem Hauptbauteil zu einer Baugruppe
oder Zwischenbaugruppe ein Fügen
erforderlich ist.
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In
einigen Fällen
sind die Konturen der Hauptbauteile oder der Anbauteile so gestaltet,
dass ein einfaches Fügen
der Bauteile zueinander behindert wird oder gar unmöglich ist.
Gründe
dafür liegen beispielsweise
in einer für
das Fügen "ungünstigen" Designgestaltung,
das Vorhandensein von Formsprüngen
oder Hinterschnitten, Rippenstrukturen und anderen geometrischen
Funktionselementen im Fügebereich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Zusammenfügen von
Bauteilen zu einer Baugruppe in bisher nur schwer zugänglichen
oder nicht erreichbaren Bereichen zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Patentanspruchs 1 dadurch gelöst,
dass zum Fügen
der Bauteile mindestens ein flexibles Segment eines ersten Anbauteiles
und/oder eines Hauptbauteiles und/oder eines zweiten Anbauteiles
in einer Füge-Position angeordnet
ist oder aus einer Ist-Position in die Füge-Position gebracht wird und
das erste Anbauteil und das Hauptbauteil oder das erste Anbauteil
und das zweite Anbauteil in der Füge-Position des mindestens
einen flexiblen Segmentes aneinander gefügt werden, und das mindestens
eine flexible Segment während
oder nach dem Fügen
des ersten Anbauteiles mit dem Hauptbauteil oder des ersten Anbauteiles
mit dem zweiten Anbauteil seine endgültige Soll-Position einnimmt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist mit einem Bauteil ausführbar,
welches sich in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Patentanspruchs 9 dadurch auszeichnet, dass das Bauteil zum Fügen mindestens
ein flexibles Segment aufweist, wobei das flexible Segment relativ
zu einem starren Bauteilkörper
des Bauteiles verlagerbar ist und dadurch eine Ist-Position, mindestens
jedoch eine Füge-Position
und eine Soll-Position einstellbar ist.
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Erfindungsgemäß ergibt
sich beim Fügen
mit dem Verfahren und bei der Anwendung eines solchen Bauteiles
eine Baugruppe, die als Endprodukt verstanden werden kann, wobei
die Baugruppe mindestens ein Bauteil nach Anspruch 9 bis 13 umfasst.
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Eine
Zwischenbaugruppe entsteht dann, wenn die Baugruppe noch nicht als
Endprodukt zu betrachten ist, sondern mit weiteren Zwischenbaugruppen
beispielsweise an Tragkonstruktionen verbunden wird, wie es in der
Regel im Fahrzeugbau beziehungsweise Flugzeugbau, um nur zwei Beispiele zu
nennen, der Fall ist. Eine Zwischenbaugruppe umfasst also zusätzlich in
einer weiteren Ausbildung Befestigungselemente, die erfindungsgemäß an dem mindestens
einen Bauteil nach Anspruch 9 bis 14 angeordnet sein können.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Fügen
von Bauteilen zu einer Baugruppe oder Zwischenbaugruppe gewährleistet,
dass das mindestens eine flexible Segment des Hauptbauteiles und/oder
der Anbauteile aus der Ist-Position in die Füge-Position mindestens jedoch
aus der Füge-Position
weiter in die Soll-Position bringbar ist, wobei in bevorzugter Ausgestaltung
ein Klappen, Schieben, Teleskopieren oder Falten des mindestens
einen flexiblen Segmentes ausführbar
ist.
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Nach
dem Fügen
erreicht das flexible Segment des Hauptbauteiles und/oder der Anbauteile seine
Soll-Position. Das Anbauteil wird dann mit dem Hauptbauteil oder
einem weiteren Anbauteil zu einer Baugruppe oder Zwischenbaugruppe
verbunden, indem in dem mindestens einen ersten Verbindungsbereich
alternativ ein Verkleben, Verschrauben, Verschweißen, Nieten,
Clipsen, Rasten oder Clinchen oder dergleichen ausgeführt wird,
wodurch das flexible Segment zusätzlich
in seiner entgültigen Soll-Position
gehalten wird.
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Das
flexible Segment kann innerhalb des Verfahrens, unabhängig davon
ob es am Hauptbauteil oder an einem der zu verbindenden Anbauteile angeordnet
ist, Verstärkungsstrukturen
aufweisen, wobei der Bauteilkörper,
an dem sich das flexible Element befindet, ebenfalls Verstärkungsstrukturen
aufweisen kann, so dass bei Erreichen der Soll-Position zwischen den Verstärkungsstrukturen
des flexiblen Segmentes und des Bauteilkörpers in mindestens einem zweiten
vorgebbaren Verbindungsbereich eine Versteifung und/oder Abstützung realisiert
wird.
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Diese
Verbindung in dem mindestens einen zweiten Verbindungsbereich kann
wiederum ebenfalls alternativ durch ein Verkleben, Verschrauben, Verschweißen, Nieten,
Clipsen, Rasten, Clinchen oder dergleichen ausgeführt werden.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren so ausgeführt, dass
in dem mindestens einem zweiten Verbindungsbereich über seitlich
in der Soll-Position im Wesentlichen zur Anlage kommende Seitenflächen der
Verstärkungsstrukturen
des Bauteilkörpers
und des flexiblen Segmentes miteinander verbunden werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Verstärkungsstrukturen
in dem mindestens einen zweiten Verbindungsbereich über in der Soll-Position
des flexiblen Segmentes im Wesentlichen zur Anlage kommenden Stirnflächen der
Verstärkungsstrukturen
zur Versteifung und/oder Abstützung
des flexiblen Segmentes miteinander verbindbar.
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Schließlich besteht
in einer weiteren Ausgestaltung die Möglichkeit die Verstärkungsstruktur
in dem mindestens einen zweiten Verbindungsbereich so miteinander
zu verbinden, dass das flexible Segment in seiner Soll-Position
an einer der Verstärkungsstruktur
des Bauteilkörpers
zugewandten Fläche
mit den Stirnflächen
der Verstärkungsstruktur
in Verbindung gebracht wird, wobei ebenfalls ausführbar ist,
dass in der Sollposition des flexiblen Segmentes die Stirnfläche der
an dem flexiblen Segment angeordneten Verstärkungsstruktur mit einer dieser Verstärkungsstruktur
zugewandten Fläche
des Bauteilkörpers
in Verbindung gebracht wird, wobei wiederum alternativ ein Verkleben,
Verschrauben, Verschweißen,
Nieten, Clipsen, Rasten, Clinchen oder dergleichen zur Versteifung
oder Abstützung
des flexiblen Segmentes angewendet wird.
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Das
Verfahren zum Fügen
des Anbauteiles mit einem Hauptbauteil oder mit einem weiteren Anbauteil
wird dadurch ergänzt,
dass die dadurch entstandene Zwischenbaugruppe über mindestens einen an der
Zwischenbaugruppe angeordneten dritten Verbindungsbereich mit einer
weiteren Zwischenbaugruppe und/oder einer Tragkonstruktion zu einer
Gesamtbaugruppe verbunden wird.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist das Bauteil also zum
Fügen mindestens
ein flexibles Segment auf, wobei das flexible Segment relativ zu
seinem starren Bauteilkörper
des Bauteiles verlagerbar ist und dadurch eine Ist-Position, mindestens
jedoch eine Füge-Position
und eine Soll-Position des flexiblen Segmentes einstellbar ist.
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Das
flexible Segment ist klappbar, verschiebbar, teleskopierbar oder
faltbar angeordnet.
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Auf
der an einem weiteren einzufügenden Bauteil
entgegengesetzten Seite des flexiblen Segmentes und/oder an seinem
Bauteilkörper
ist mindestens eine erste und/oder zweite Verstärkungsstruktur angeordnet.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das
flexible Segment in der Ausbildung als Klappfunktion um eine Klappachse aus
der Ist-Position, mindestens jedoch aus der Füge-Position, in die Soll-Position
klappbar, wobei die Flexibilität
durch mindestens ein zwischen dem flexiblen Segment und dem Bauteilkörper angeordnetes
flexibles Verbindungselement erreichbar ist.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen,
in den Unteransprüchen
genannten Merkmalen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der
zugehörigen
Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Anbauteil in einer perspektivischen Darstellung mit einem flexiblen
Bereich in einer Ansicht von innen in einer Ist-Position (I);
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2A das
Anbauteil in einer perspektivischen Darstellung mit dem flexiblen
Bereich in einer Ansicht von außen
in einer Füge-Position
(II);
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2B das
Anbauteil in einer perspektivischen Darstellung mit dem flexiblen
Bereich in einer Seitenansicht in der Füge-Position (II);
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2C das
Anbauteil in einer perspektivischen Darstellung mit dem flexiblen
Bereich in einer Draufsicht von außen in der Füge-Position
(II) und
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3 das
Anbauteil in einer perspektivischen Darstellung mit dem flexiblen
Bereich in einer Seitenansicht in der Soll-Position (III).
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Die 1, 2A, 2B, 2C und 3 zeigen
jeweils ein Bauteil, welches in dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel
als erstes Anbauteil 10 zum Einsatz kommen kann. In allen
Figuren wurden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das
erste Anbauteil 10 kann grundsätzlich mit einem weiteren Bauteil,
einem so genannten Hauptbauteil, oder einem so genannten weiteren zweiten
Anbauteil 10' verbunden
werden.
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Die
mit dem ersten Anbauteil 10 verbindbaren Hauptbauteile
beziehungsweise das weitere zweite Anbauteile 10' können prinzipiell
gleichermaßen
ausgebildet sein, wie das nachfolgend beschriebene erste Anbauteil 10.
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1 zeigt
das erste Anbauteil 10 von einer Innen- beziehungsweise
Unteransicht in einer perspektivischen Darstellung. Das erste Anbauteil 10 umfasst
einen Bauteilkörper 12 und
ein flexibles Segment 14. Das flexible Segment 14 ist über ein
flexibles Verbindungselement 16 mit dem Bauteilkörper 12 verbunden.
Als flexibles Verbindungselement 16 kommt beispielsweise
ein Filmscharnier oder dergleichen in Frage.
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Das
flexible Segment 14 ist in 1 beispielhaft
in einer Ist-Position I dargestellt, die als Ausgangsposition zum
Fügen des
ersten Anbauteils 10 mit einem weiteren Bauteil (Hauptbauteil
oder weiteres Anbauteil) verbindbar ist. Als Ausgangsposition kann
auch gleich eine Füge-Position
II durch das flexible Segment 14 eingenommen werden, wobei
eine Ist-Position
I als Ausgangsposition verzichtbar ist. Eine Füge-Position II ist in den 1, 2A, 2B und 2C in
verschiedenen Ansichten beispielhaft dargestellt.
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Zunächst zeigt 1 weiter,
dass sowohl das flexible Segment 14 als auch der Bauteilkörper 12 flächige Bereiche 30 ausbilden,
die im Ausführungsbeispiel
an der Unterseite 30A des flexiblen Segmentes 14 beziehungsweise
an einer Unterseite 30B des Bauteilkörpers 12 ausgebildet
sind.
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Ferner
weist sowohl das flexible Segment 14 als auch der Bauteilkörper 12 erste
beziehungsweise zweite Verstärkungsstrukturen 18, 20 auf,
die im Ausführungsbeispiel
als Rippen ausgeführt
sind.
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Die
Verstärkungsstrukturen 18, 20 dienen nach
dem Fügen
des ersten Anbauteiles 10 mit einem weiteren Bauteil nach
dem Fügen
und Verbindung in einem ersten Verbindungsbereich 24 (2A bis 2C)
dazu das flexible Segment 14 mit dem Bauteilkörper 12 in
einem zweiten Verbindungsbereich 26 zu stabilisieren beziehungsweise das
flexible Segment 14 auch in diesem Verbindungsbereich mit
dem Bauteilkörper 12 zu
verbinden.
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Das
flexible Segment 14 ist durch das flexible Verbindungselement 16 um
eine Klappachse A beweglich gegenüber dem Bauteilkörper 12 angeordnet und,
wie durch die Pfeile der Klapprichtung 36 dargestellt,
ist das flexible Segment 14 von der Ist-Position I, zumindestens
jedoch von der Füge-Position
II, (2A bis 2C) in
eine Soll-Position III, die in 3 dargestellt
ist, um die Klappachse A beweglich.
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1 zeigt
eine "Problemkontur" 22, die
das Fügen
des ersten Anbauteiles 10 mit einem weitern Bauteil erschwert
oder sogar unmöglich
machen würde,
wenn nicht erfindungsgemäß das flexible
Segment (14) am Bauteil (12) angeordnet wäre. Die "Problemkontur" (22) soll
jedoch, trotz ihrer ungünstigen Formgebung,
durch geforderte Designgestaltungen für die zu bildende Baugruppe
beziehungsweise Zwischenbaugruppe ausgeführt werden.
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Um
nun das Verfahren zum Fügen
des ersten Anbauteils 10 mit einem Hauptbauteil oder einem weiteren
Anbauteil durchführen
zu können,
ist beispielsweise nur an dem ersten Anbauteil 10 das flexible
Segment 14 angeordnet. Anhand der 1 bis 3 wird
nachfolgend das Verfahren weiter beschrieben.
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Zunächst wird
zum Fügen
der Bauteile, also des ersten Anbauteiles 10 mit einem
weiteren Bauteil, das flexible Segment 14 in die Ist-Position
I, zumindestens jedoch in die Füge-Position
II, gebracht. Anschließend
wird das erste Anbauteil 10 an das weitere Bauteil gefügt, wobei
das mindestens eine flexible Segment 14 während oder
nach dem Fügen
des ersten Anbauteiles 10 in seine endgültige Soll-Position III gebracht
wird. Durch das in Füge-Position
II befindliche flexible Segment 14 ist jedoch das erste
Anbauteil 10 insbesondere mit seiner "Problemkontur" 22 vorteilhaft an das weitere
Bauteil, mit welchem das erste Anbauteil 10 verbunden werden
soll, fügbar.
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Grundsätzlich ist
das Verfahren ausführbar, indem
das flexible Segment 14 aus der Ist-Position I in die Füge-Position II, mindestens
jedoch aus der Füge-Position
II weiter in die Soll-Position
III, geklappt, verschoben, teleskopiert oder gefaltet wird.
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1 zeigt
im Ausführungsbeispiel
das flexibles Segment 14, welches um die Klappachse A geklappt
wird.
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Nach
dem Fügen
und Erreichen der Soll-Position III des mindestens einen flexiblen
Segmentes 14 mit einem weiteren Bauteil werden die Bauteile
in dem ersten Verbindungsbereich 24, der in den 2A und 2C sowie
der 3 am besten sichtbar ist, miteinander verbunden.
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Wird
ein weiteres Bauteil auf das in 2A bis 2D gezeigte erste Anbauteil 10 aufgebracht,
so ist ein Fügen
dieses Bauteiles in dem Bereich der "Problemkontur" 22 möglich, während das flexible Segment
beim Fügen
aus der Ist-Position II in die Füge-Position
II und anschließend
in die Soll-Position III bringbar ist, wobei der erste Verbindungsbereich 24 mit
dem weiteren Bauteil zur Anlage kommt und der erste Verbindungsbereich 24 dadurch
entsteht da eine Fläche
des flexiblen Segmentes 14 und des Bauteilkörpers 12 mit
angefügten
Flächen
des weiteren anzuordnenden Bauteils in Verbindung tritt.
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Ist
das flexible Segment 14 dann in Soll-Position III, siehe 3,
so können
die Verstärkungsstrukturen 18, 20 zur
Stabilisation des ersten Anbauteiles 10 mit dem weiteren
Bauteil auf unterschiedliche Art und Weise miteinander verbunden
werden.
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Diese
verschiedenen Möglichkeiten
zeigt wiederum detailliert 1.
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In
dem zweiten Verbindungsbereich 26 sind die Rippen 18, 20,
die als Verstärkungsstrukturen ausgebildet
sind, entweder mit ihren Seitenflächen 38 zueinander
bringbar oder, wie 1 ebenfalls beispielhaft zeigt,
mit ihren Stirnflächen 40 miteinander verbindbar.
Ferner besteht selbstverständlich
die Möglichkeit
die Unterseite des flexiblen Elementes 30A mit einer Stirnfläche 40 der
Rippenstruktur 20 oder eine Unterseite 30B des
Bauteilkörpers 12 mit einer
Stirnfläche 40 der
Verstärkungsrippe 18 in
Verbindung zu bringen. Letztlich dienen alle Maßnahmen dazu, das flexible
Segment 14 gegenüber
dem Bauteilkörper 12 zu
stabilisieren beziehungsweise anzubinden.
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Die
Verbindungen im ersten Verbindungsbereich 24 als auch im
zweiten Verbindungsbereich 26 sind alternativ durch ein
Verkleben, Verschrauben, Verschweißen, Nieten, Gipsen, Rasten
oder Clinchen oder dergleichen herstellbar.
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Die 2A und 2C zeigen
in ihren perspektivischen Darstellungen das erste Anbauteil 10 mit
Befestigungselementen 32, die in diesem Ausführungsbeispiel
als Schraublöcher 34 ausgebildet
sind. Diese Schraublöcher 34 dienen
dazu, eine aus zwei Bauteilen gefügte Zwischenbaugruppe mit anderen Zwischenbaugruppen
und/oder mit mindestens einer Tragkonstruktion zu verbinden.
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Sollte
nach dem Fügen
der Bauteile eine Baugruppe entstanden sein, die als Endprodukt
anzusehen ist, werden diese Befestigungselemente 32 nicht
benötigt.
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Das
in den Figuren dargestellte Bauteil ermöglicht beim Fügen von
Bauteilen zueinander größere Freiheiten
bei der Auswahl der Geometrien der zu fügenden Bauteile, die dadurch
aus Sicht der Designer variabler gestaltet werden können. Eine
Mehrteiligkeit oder besondere komplizierte Ausführungen, die das Verfahren
des Fügens
erschweren, können somit
vermieden werden. Die Lösung
ermöglicht
somit eine einfache und prozesssichere Montage von Anbau- und/oder
Verstärkungsteilen
an andere Bauteile.
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Effekte
wie Kostenreduzierung und Erhöhung
der Qualitätssicherheit
sowie die Reduzierung der Anzahl von Bauteilen zur Herstellung einer
Baugruppe oder Zwischenbaugruppe sind die Folge.
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- 10
- erstes
Anbauteil
- 10'
- zweites
Anbauteil
- 12
- Bauteilkörper
- 14
- flexibles
Segment
- 16
- flexible
Verbindungselemente (Filmscharnier)
- 18
- erste
Verstärkungsstrukturen
(Rippen)
- 20
- zweite
Verstärkungsstrukturen
(Rippen)
- 22
- Problemkontur
- 24
- erster
Verbindungsbereich (Fügebereiche)
- 26
- zweiter
Verbindungsbereich (Stabilisationsbereiche)
- 28
- dritter
Verbindungsbereich
- 30
- Fläche
- 30A
- Fläche/Unterseite
des flexiblen Segmentes
- 30B
- Fläche/Unterseite
des Bauteilkörpers
- 32
- Befestigungselement
- 34
- Schraublöcher
- 36
- Klapprichtung
- 38
- Seitenflächen
- 40
- Stirnflächen
- A
- Klappachse
- I
- Ist-Position
- II
- Füge-Position
- III
- Soll-Position